fat全称？操作系统学习让启动镜像支持Fat12文件格式

567人浏览 2024-01-20 19:38:19

一、Fat12 文件格式

1. 格式简要说明

Fat12是DOS支持的软盘格式。
FAT全称是文件分配表（File Allocation Table），用来记录存放文件名、起始扇区等文件信息。
除了文件分配表，还有目录表（File Directory Table）。
软盘有两个磁头，每个磁头80个柱面（磁道），每个柱面有18个扇区，每个扇区512个字节空间

软盘结构：

2. 引导扇区

简写格式

面：C
磁道：H
扇区：S(每道18个扇区)

C0-H0-S1用来存放引导区，如果最后两个字节是0x55,0xaa（DW 0xAA55），BIOS就把这512字节读出来执行。

3. FAT

C0-H0-S2~C0-H0-S10（9个扇区）存放 FAT表
C0-H0-S11~C1-H0-S1（9个扇区）存放备用FAT表
C1-H0-S2~ C1-H0-S15（14个扇区）用于存放FDT（根目录）

4. FAT结构

FAT12的每个文件分配表项占12bit，每个表项代表一个扇区。
磁盘里所有扇区被线性索引（LBA）
FAT12每个表项的值指出文件存放的下一个扇区号

5. 根目录

根目录紧跟着FAT表，从19分区开始。
根目录由若干个目录条目组成，最多有BPB_RootEntCnt个。
根目录中每个条目占32字节：

名称开始字节长度内容DIR_Name00xB文件名8字节，扩展名3字节DIR_Attr0xB1文件属性保留位0xC10保留DIR_WrtTime0x162最后一次写入的时间DIR_WrtDate0x182最后一次写入的日期DIR_FstClus0x1A2此文件在数据区和FAT表中的开始簇号DIR_FileSize0x1C4文件大小

6. 数据区

二、Fat12格式的引导区代码：

;%define _BOOT_DEBUG_   		; 做Boot Sector时把这行注释掉
						        ; 启用这行就用nasm Boot.asm -o Boot.com生成.com文件用于调试
						
%ifdef _BOOT_DEBUG_
   org  0100h
%else
   org 07c00h
%endif

CYLS EQU 10

; 把软盘按Fat12格式填充
   JMP init                ; 跳转指令

   DB      0x90            ; 空 DB，DD用来写单字节
   DB      "NotOneOS"      ; 厂商名，8字节，DB用来写双字节
   DW      512             ; 每个扇区大小512字节，DW用来写4字节
   DB      1               ; 每个簇的扇区数
   DW      1               ; Boot占的扇区
   DB      2               ; 有2个FAT表
   DW      224             ; 根目录大小224
   DW      2880            ; 磁盘扇区总数 2880
   DB      0xf0            ; 介质描述符，磁盘种类必须为0xf0
   DW      9               ; 每个FAT扇区数
   DW      18              ; 每个磁道18个扇区
   DW      2               ; 2个磁头
   DD      0               ; 隐藏扇区数
   DD      2880            ; 同上，磁盘大小
   DB      0, 0, 0x29      ; 0x29 扩展引用标记
   DD      0xffffffff      ; 无意义，固定这么写
   DB      "NotOneOS   "   ; 磁盘名（卷标），11字节
   DB      "FAT12   "      ; 磁盘格式名，8字节
   RESB    18              ; 空18个字节，填充0x00

init:
   MOV AX,0
   MOV SS,AX
   MOV SP,0x7c00        ; 堆栈空间，从0x7c00向前
   MOV DS,AX
   MOV AX,0x0820        ; 把磁盘数据加载到内存0x0820处。 0x8000~0x81ff的512字节给启动区用的，所以从0x0820开始
   MOV ES,AX            ; 初始化磁盘接口
   MOV CH,0             ; 柱面 0
   MOV DH,0             ; 磁头 0
   MOV CL,2             ; 扇区 2

readloop:
   MOV SI,0             ; 记录失败次数

retry:
   MOV    AH,0x02       ; 0x02 读磁盘
   MOV    AL,1          ; 读1个扇区
   MOV    BX,0
   MOV    DL,0x00       ; A驱动器

   INT    0x13          ; BIOS 读磁盘功能
   JNC    next          ; 成功跳转

   ADD    SI,1          ; 失败加一次
   CMP    SI,5          ; 到5次就跳到error
   JAE    error
   MOV    AH,0x00       ; 复位磁盘功能
   MOV    DL,0x00
   INT    0x13          ; 重置磁盘驱动器
   JMP    retry         ; 重试
   
next:
    MOV     AX,ES       ; 内存地址向后移动0x0020
    ADD     AX,0x0020   
    MOV     ES,AX       ; 通过AX给ES加0x0020

    ADD     CL,1        ; 扇区+1
    CMP     CL,18       ; 有没有到18个扇区
    JBE     readloop    ; CL<=18,就跳到 readloop
    
    MOV     CL,1
    ADD     DH,1
    CMP     DH,2
    JB     readloop    ; 如果 DH < 2 ，则跳到readloop
    
    MOV     DH,0
    ADD     CH,1
    CMP     CH,CYLS
    JB     readloop    ; 如果CH<CYLS ， 则跳到readloop

    JMP     success

print:
   MOV   AL, [SI]
   ADD   SI, 1
   CMP   AL, 0
   JE    end
   MOV   AH, 0x0e
   MOV   BX, 15
   INT   0x10
   JMP   print

end:
   HLT
   JMP end             ; 无限循环

error:                 ; 打印错误信息
   MOV SI, error_msg
   JMP print

success:
   MOV SI, success_msg
   JMP print

BootMessage:   
   DB "Hello, MY OS!"   ; 想要开机后在屏幕上显示的字符串
   DB 0
success_msg: 
   DB "Success"         ; 成功
   DB 0
error_msg:    
   DB "Error"           ; 失败
   DB 0

   times  510-($-$$) db 0 ; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512字节 $$表示一个section的开始处汇编后地址
   DW  0xaa55           ; 结束标志

; 继续按Fat12填充磁盘剩余空间
    DB      0xf0, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
    RESB    4600
    DB      0xf0, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
    RESB    1469432